Universidad Nacional Tecnológica de Lima Sur, Lima, Perú

BIOTECH & ENGINEERING Untels. Ene - jun.1(1), 2021; ISSN: 2788 – 4295; 100 – 120 DOI: https://doi.org/10.52248/eb.Vol1Iss01.3

Prototipo Basado En Lenguaje Ensamblador Para La Transferencia De Datos Por Medio De Ondas

De Radio Frecuencia En Campo Abierto

Janett Deisy Julca Flores & Alfredo César Larios Franco

Universidad Nacional Tecnológica de Lima Sur, Lima, Perú

Recibido: 15/11/2020 Revisado: 21/11/2020 Aceptado: 26/11/2020 Publicado: 28/01/2021

Resumen

La presente investigación propone un Prototipo basado en Lenguaje ensamblador para la

transferencia de datos por medio de ondas de radio frecuencia en campo abierto, para lo cual se

diseñó una arquitectura basado en Lenguaje ensamblador usando un microcontrolador

PIC16F628A. Se utilizó un diseño de investigación tipo descriptivo, con una muestra de 30 pruebas;

comparándose costos de hardware del Prototipo con los costos de hardware de otras tecnologías

como: wireless y bluetooh, obteniéndose la distancia máxima de transmisión de datos por medio de

ondas de radio frecuencia en campo abierto, transmitiendo datos (cadenas de 20 caracteres) a una

mayor distancia con menor perdida de bytes en relación a las demás tecnologías de Bluetooh y

Wireless. Se concluye que el prototipo basado en Lenguaje ensamblador transmite eficientemente

respecto a la cantidad de bytes perdidos en campo abierto y a menor costo que los demás.

Palabras Clave: prototipo, lenguaje ensamblador, radiofrecuencia, microcontrolador,

transferencia.

Abstract

This research proposes an Prototype based on assembly language for the transfer of data via radio

frequency waves in open field, for which an architecture based on assembly language was designed

using a PIC16F628A microcontroller. Design was used descriptive research; with a sample of 30

tests, comparing hardware costs Prototype hardware costs with other technologies such as wireless

and bluetooth, being obtained the maximum distance data transmission via radio frequency waves

in the open, transmitting data (strings of 20 characters) at a greater distance with less loss of bytes

in relation to Bluetooth and other wireless technologies. We conclude that based on prototype

assembly language efficiently transmitted to the amount of lost bytes in open field and cheaper than

others.

mailto:[email protected]?subject=Quisiera%20saber%20más%20Sobre%20el%20Artículo

https://en.wikipedia.org/wiki/Digital_object_identifier




https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/






https://doi.org/10.52248/eb.Vol1Iss01.8

BIOTECH & ENGINEERING Untels. Ene - jun.1(1), 2021; ISSN: 2788 – 4295; 100 – 120

Keywords: prototype, assembly language, data transfer, radio frequency, Microcontroller,

Bluetooth, Wireless

Capítulo 1: Introducción

Una computadora digital es una máquina que puede resolver problemas además de establecer

comunicación con otras semejantes, para ello ejecuta instrucciones que recibe de las personas, las

instrucciones con ciertas tareas se llama programa y la comunicación con la computadora se debe

realizar a través de un lenguaje máquina, una alternativa es usar el lenguaje ensamblador que facilita

escribir en lenguaje máquina. En los últimos tiempos se ha observado problemas en la

comunicación a campo abierto entre computadores además de tener costos muy elevados.

Este trabajo de investigación propone un prototipo basado en Lenguaje ensamblador que permite

disminuir costos y transferir eficientemente datos por medio de ondas de radio de frecuencia en

campo abierto ante el problema ¿Cuáles son los beneficios del prototipo basado en un lenguaje

ensamblador en la transferencia de datos por medio de ondas de radio frecuencia en campo abierto?

Los Objetivos que se desean alcanzar con esta investigación son:

- Diseñar una arquitectura del Prototipo basado en Lenguaje ensamblador para transferir datos

por medio de ondas de radio frecuencia en campo abierto

- Comparar los costos de hardware del Prototipo basado en Lenguaje ensamblador para la

transferencia de datos por medio de ondas de radio frecuencia en campo abierto con otras

tecnologías como Wireless y Bluetooh.

- Comparar la eficacia respecto a los bytes perdidos en la transmisión de datos del Prototipo

basado en Lenguaje ensamblador por medio de ondas de radio frecuencia en campo abierto con

otras tecnologías como Wireless y Bluetooh.


Capítulo 2

Bases Teóricas

Prototipo: Ejemplar original o primer molde en que se fabrica una Fig. u otra cosa o

Versión preliminar intencionalmente incompleta o reducida de un sistema.

Lenguaje ensamblador:

Según Patterson David, Hennessy Jhon: Es la representación simbólica de la codificación

binaria de un computador, la máquina. El lenguaje ensamblador es más próximo a los

humanos que el lenguaje máquina ya que usa símbolos y no bits. Los símbolos del lenguaje

ensamblador dan nombre a tiras de bits de aparición frecuente, como son los códigos de

operación y los especificadores de registros; de esta manera, las personas pueden leerlos y

recordarlos. Patterson (1998).

Sintaxis del lenguaje ensamblador: La sintaxis es la siguiente:

Nombre de la instrucción Operando 1, Operando 2, Operando 3, Operando 4, ...

El nombre de la instrucción está formado por 2 o 3 letras, los operandos pueden ser registros,

constantes o direcciones de memoria. La cantidad de operandos dependerá de la instrucción.

Por ejemplo: MOV AL, [1000]. Esta instrucción indica que se copie el valor de la porción

de la memoria que esté en la ubicación 1000 (En hexadecimal) a la parte baja del registro

AX (AL).

Tecnologías De Transferencia De Datos

La transferencia de datos es el envío de información digital de una computadora (ordenador) a

otra, existen estas tecnologías:


o Bluetooh: La tecnología Bluetooth es una especificación abierta para la comunicación

inalámbrica de datos y voz. Está basada en un enlace de radio de bajo costo y corto

alcance, implementado en un circuito integrado, proporcionando conexiones

instantáneas para entornos de comunicaciones tanto móviles como estáticas.

o Wi-Fl: Wi-Fi, al igual que las otras tecnologías que estamos analizando, consiste en un

sistema de envío de datos sobre redes que utilizan ondas electromagnéticas en lugar de

cables. Se basa en el estándar IEEE 802.11, y es por ello que podemos encontrar diversos

tipos de Wi-Fi.

o Ondas de Radiofrecuencia:

Las ondas de radiofrecuencia pertenecen al espectro electromagnético cuyo principio es

la generación de ondas electromagnéticas aplicando corriente alterna a una antena. Este

tipo de transmisión se puede utilizar para comunicar zonas de un área rural extensa.

Inzirillo, R. (2007)

Elección de tecnología inalámbrica

De los distintos sistemas inalámbricos analizados se puede llegar a concluir que cada uno de

estos se adapta mejor a un tipo de necesidades. Para la aplicación de este trabajo son

primordiales la perdida mínima de bytes y el menor costo de transmisión, por lo tanto, la

tecnología que mejor se adapta es la Ondas de Radiofrecuencia.


Capítulo 3

Metodología

La metodología usada para la construcción del Prototipo basado en lenguaje Ensamblador para

a Transferencia De Datos por Medio De Ondas De Radio Frecuencia En Campo Abierto,

considera las siguientes fases:

Diseño del prototipo basado en lenguaje ensamblador para la transferencia de datos por

medio de ondas de radio frecuencia en campo abierto: Para el diseño se utilizó el software

Proteus, específicamente el modulo ISIS.

- Software Proteus

Proteus es el entorno de simulación utilizado en este trabajo desarrollado por Labcenter

Electronics que consta de dos módulos: Ares e Isis. Este software está diseñado para la

realización de proyectos de desarrollo de equipos electrónicos en todas sus etapas: diseño,

simulación, depuración y construcción.

1. Módulo de Transmisión: El módulo de transmisión se ubicará en el computador emisor y

será capaz de trasmitir datos. Para ello se hará uso de algunos componentes electrónicos como:

Microntrolador PIC16F628A, Max232, Condensador, entre otros. La etapa de transmisión inicia

cuando la señal ingresa al módulo de transmisión de RF, que se encarga de modular la señal

para ser transmitida. En la etapa de recepción se encuentra el módulo receptor que

demodula la señal para ser receptada.


Descripción de Diagrama de componentes del módulo del emisor

- Cable convertidor de Usb a rs232

Se encarga de convertir el puerto USB en un puerto serial RS232, en el caso de PC s que

ya poseen este puerto, ya no es necesario del cable convertidor.

- Adaptador de voltajes de rs232 a TTL

Se encarga de convertir las señales de voltaje de RS232 (voltajes de +15V y -15V) a señales

con niveles de voltaje TTL (voltajes de 5V y 0V) con lo que opera el microcontrolador, se

está usando para esto el MAX 232.

- Microcontrolador

Figura 02. MAX 232

Fuente. Creación propia


Un microcontrolador (MCU, microcontroller unit) es una microcomputadora digital de bajo

costo integrada en un circuito integrado de silicio que cuentan con: un microprocesador o

unidad de procesamiento central (CPU), una memoria para almacenar el programa, una

memoria para almacenar datos, generador de reloj, puertos de entrada salida, convertidores

AID (Analógico a Digital) y D/A (Digital a analógico).

Los lenguajes más comunes son ensamblador y C. Reyes C. (2008)

Microcontrolador Elegido: PIC 16f628a. Es el encargado de enviar al módulo RF los

datos recibidos del pc.

- Modulo emisor de RF

Figura 03. Microcontrolador PIC16F628A


ES el encargado en transformar las señales de voltaje en ondas de radio. Técnicamente, un

módulo RF es un microchip y una antena asociada capaz de enviar y recibir una señal RF.


Módulo de Recepción:

El módulo de recepción se ubicará en el computador receptor captando las ondas de radiofrecuencia.

El receptor de radiofrecuencia demodulará la señal entrante para ser decodificada y mostrará el dato

recibido.


Mo

du

lo

Rec

epto

r

MIC

RO

CO

NT

RO

L

AD

OR

Ad

apta

do

r

de

vo

ltaj

es

RS

23

2 a

Usb to RS232

Puerto Serie Puerto USB

Figura 06. Diagrama de bloques del módulo receptor.


Componentes del Diagrama de bloques del módulo receptor:

- Modulo Receptor de RF

Es el encargado de Recibir las señales de radio y transformarlas en señales de voltaje con

niveles TTL las cuales llegaran al microprocesador.

Figura 07. Módulos de RF receptor


- Microcontrolador PIC 16F628A


RA5

Recibe los datos del módulo RF receptor y se encarga de discriminar posibles datos con

error de transmisión. Para esto se usó el pic16F628A

- Adaptador de voltajes de rs232 a TTL

Se encarga de convertir la señal con niveles de voltaje TTL (voltajes de 5V y 0V) a señales

voltaje de RS232 (voltajes de +15V y -15V). Se está usando para esto el MAX 232

- Cable convertidor de USB a rs232

Se encarga de convertir el puerto USB en un puerto serial RS232, en el caso de PC s que ya

poseen este puerto, ya no es necesario del cable convertidor.

La Fig. 08 muestra el diagrama esquemático del módulo receptor.

Gil A. (2009). Alonso Ríos M. (2012)

DIAGRAMA DEL ESQUEMA ELECTRONICO UTILIZADO EN EL MODULO

RECEPTOR

LED-RED C1

+5V

1 1u

C1+

3 U2 P1

1

C1- 6

2

U4

16 RA7/OSC1/CLKIN

RA0/AN0 17

TX

R1

10k

11 T1IN

12 R1OUT

10 T2IN

9

R2OUT

T1OUT 14 7

R1IN 13 3

T2OUT 7 8

R2IN 8

C4 4

15 RA6/OSC2/CLKOUT

4

/MCLR

RA1/AN1 18

RA2/AN2/VREF 1

RA3/AN3/CMP1 2

9

MAX232 VS+ 2 5

VS- 6

Fig. 08. Diagrama esquemático completo del módulo receptor

Fuente: Creación Propia


Construcción Del Prototipo Basado En Lenguaje Ensamblador Para La Transferencia

De Datos Por Medio De Ondas De Radio Frecuencia En Campo Abierto

El hardware usado en la construcción del prototipo es el siguiente:

- Adaptador de Puerto USB a puerto Serial

- Conector

- Max232

- Condensador

- Leds

- Resistencias

- Microcontrolador PIC 16F628A

- Maquelita

Batería

- CASE

- Base para microcontrolador

- Soldadura

Las herramientas usadas en la construcción del prototipo son: Soldador, grabador de

microcontrolador PIC, alicates y desarmador estrella.


Fig. 09. Muestra los módulos abiertos del emisor y receptor del prototipo basado en lenguaje

ensamblador para la transferencia de datos por medio de ondas de radio frecuencia en campo

abierto


Implementación Del Prototipo Basado En Lenguaje Ensamblador Para La Transferencia

De Datos Por Medio De Ondas De Radio Frecuencia En Campo Abierto

Firmware del microcontrolador Emisor

Este es un programa que se graba en el microcontrolador que básicamente espera un

dato por su pin RX (dato proveniente de la computadora), al llegar un dato, envía 4 veces

el mismo dato, con el fin de una mayor probabilidad de éxito en él envió.

Firmware del microcontrolador Receptor

Este es un programa que se graba en el microcontrolador que básicamente consiste en

leer los datos por su pin RX, proveniente del módulo RF Receptor y verificar si los datos

llegan sin error por interferencias. Se implemento programas en Lenguaje ensamblador

para computador Emisor y para el equipo Receptor. Vásconez, C. & Villavicencio,

G. (2009)

Pruebas Al Prototipo Basado En Lenguaje Ensamblador Para La Transferencia De Datos


Por Medio De Ondas De Radio Frecuencia En Campo Abierto

Se realizaron 30 pruebas, a continuación, imágenes donde se aprecia la ejecución del

prototipo basado en lenguaje ensamblador para la transferencia de datos por medio de ondas

de radio frecuencia en campo abierto

Fig. 10. Muestra la ejecución del Programa en lenguaje ensamblador del prototipo en el

computador emisor


Fig. 11. Muestra la ejecución del Programa en lenguaje ensamblador del prototipo en el

computador receptor



Fig. 12. Muestra la ejecución del Programa en lenguaje ensamblador en los dos computadores del

prototipo basado en lenguaje ensamblador para la transferencia de datos por medio de ondas de

radio frecuencia en campo abierto


Capítulo 4

Resultados

Presentación de resultados:

Resultados de comparar costos del prototipo basado en lenguaje ensamblador para

transferir datos mediante ondas de radiofrecuencia con otras tecnologías como Wireless

o Bluetooh:

Uno de los objetivos de este trabajo es proponer un Prototipo basado en Lenguaje ensamblador

que transmita datos por medio de ondas de radio frecuencia en campo abierto a menor costo a

comparación con el costo de los dispositivos usados por otras tecnologías como Bluetooh y

Wireless. El presupuesto que se presentará a continuación para ambos módulos es estimado y

no considera gastos de envío, ni la fabricación de la estructura en donde irá instalado.

Cuadro 01: Costos De Hardware Del Prototipo Basado En Lenguaje Ensamblador Para La

Transferencia De Datos Por Medio De Ondas De Radiofrecuencia

Tabla 02: Presupuesto de costos del módulo TRANSMISOR


Módulo transmisor

Item Cant. Producto Precio

unitario

Costo

S/ 1 1 Micro controlador PIC16F628A 5.5 5.5

2 1 Max232 1.5 1.5

3 4 Condensadores 1uf 0.1 0.4


5 1 Conector db9 hembra 0.5 0.5

6 2 Led Color Rojo y Verde 0.2 0.4

7 1 Switch 0.5 0.5

8 3 Resistencias 1k 0.1 0.3

9 1 Baquelita Universal 1 1

10 2 Metros de Cablesillo 0.1 0.2

11 1 Bateria 9v 2.5 2.5

12 1 Case de plástico 3 3

13 1 Conector de batería 0.5 0.5

14 1 Modulo radiofrecuencia Emisor 17.5 17.5

Total 34.0


Tabla 03: Presupuesto de costos del módulo RECEPTOR

Módulo receptor

Item Cant. Producto Precio

unitario

Costo

S/ 1 1 Micro controlador PIC16F628A 5.5 5.5

2 1 Max232 1.5 1.5




5 1 Conector db9 hembra 0.5 0.5

6 2 Led Color Rojo y Verde 0.2 0.4

7 1 Switch 0.5 0.5

8 3 Resistencias 1k 0.1 0.3

9 1 Baquelita Universal 1 1

10 2 Metros de Cablesillo 0.1 0.2

11 1 Bateria 9v 2.5 2.5

12 1 Case de plástico 3 3

13 1 Conector de batería 0.5 0.5

14 1 Modulo radiofrecuencia Receptor 17.5 17.5

Total 34.0


Teniendo en cuenta los montos establecidos en las tablas 02 y 03, Costo Total: S/68.0.

A este monto se le debe incluir los gastos por instalación, estructura y acabado final del módulo

transmisor y receptor, asimismo se consideró estos gastos adicionales se estima que son gratis, costo

0. Finalmente a este valor se le adiciona el costo para el autor (Costo de Ingeniería)

de este asunto de estudio por su diseño. Dicho monto es de 0 por módulo (sea Receptor o

Transmisor).


Tabla 04: Gastos por instalación, estructura y acabado final del módulo transmisor y

receptor del prototipo basado en lenguaje ensamblador

Cantidad Costo por

Módulo

S/

Total

S/

Módulo Receptor 1 0 0

Módulo Transmisor 1 0 0

Gastos de Acabado Final e Instalación

(50% del costo del Total de Módulos)

0

0

0

Costo de Ingeniería 0 0 0

TOTAL 0


Por consiguiente, el precio final es S/68.0. Como se observa el precio final no es alto.

Cuadro 02: Comparación De Costos De Hardware Para Transmision De Datos En Diferentes

Tecnologias De Campo Abierto

Item Dispositivo Tipo de Distancia de Cant. Precio

tecnología transmisión total

S/

1 Adaptador USB BLUETOOH 100 m 02 86

Micro Bluetooth Frecuencia 2.4 ~

Tbw-106ub 2.4833 GHz

Versión 1.0r

Trendne

2 Adaptador de WIRELESS 100 m 02 100

WIFI-LINK.

Mustang de

2000mW


100

86

68

3 Prototipo basado Prototipo basado 100 m 02 68

en lenguaje en lenguaje

ensamblador ensamblador


Descripción: En el Cuadro Nº 02 se demostró que el costo de Hardware del Prototipo es

menor, a comparación con los dispositivos que usan las tecnologías de Bluetooh y Wireless.

Por consiguiente la tecnología más barata es la del prototipo basado en lenguaje ensamblador

donde su costo total es S/68.0.

Gráfico Nº 01: Distribución de costos de presupuesto del prototipo basado en lenguaje

de ensamblador y de las tecnologías Wireless y Bluettoh

120

100

80

60

40

20

0

PRECIO TOTAL

100 m 100 m 100 m

BLUETOOH WIRELESS PROTOTIPO BASADO EN

LENGUAJE ENSAMBLADOR

Adaptador USB Micro

Bluetooth Tbw-106ub

Versión 1.0r Trendne

Adaptador de WIFI-LINK.

Mustang de 2000mW

PROTOTIPO BASADO EN

LENGUAJE ENSAMBLADOR

1 2 3

Fuente: Cuadro n°02.


Resultados de las pruebas de transmisión de datos de cada una de las tecnologías

De los resultados del trabajo se podría decir lo siguiente:

- En el diseño de la arquitectura del Prototipo basado en Lenguaje ensamblador para la

transferencia de datos por medio de ondas de radio frecuencia en campo abierto, se utiliza

dicho lenguaje, pues permite que el computador ejecute más rápido un programa que otro

realizado en un lenguaje de alto nivel, ahorrando espacio en memoria debido a que no carga

librerías como los lenguajes de alto nivel; y es flexible porque permite explotar al máximo los

recursos de la máquina.

- Los costos de hardware del Prototipo basado en Lenguaje ensamblador para la transferencia

de datos por medio de ondas de radio frecuencia en campo abierto que se observan en el Cuadro

Nº 02, son menores pues se implementan y no son fabricados como los dispositivos de las

tecnología Bluetooh, cuyo dispositivo es el adaptador USB Micro Bluetooh Tbw 106ub

Version 1.0 Trendne, y Wifi cuyo dispositivo es su adaptador wifi-link Mustang de 2000 nW

presentando costos que superan de S/18 y S/32 respectivamente.

- La eficacia de transmisión de datos del Prototipo basado en Lenguaje ensamblador por medio

de ondas de radio frecuencia en campo abierto y de la Tecnología Bluetooh, queda demostrado

debido a que el promedio de bytes perdidos con el prototipo es de 2.0333 y con el bluetooh es

de 16.1000 denotándose que en promedio el prototipo pierde menos bytes que el bluetooh,

además el nivel de significancia de la prueba T-Student es P = 0.000 la cual es menor al 0.05

estándar corroborándose que la propuesta del prototipo es más eficaz que el bluetooh respecto

al número de bytes perdidos, donde el prototipo pierde menos bytes que el bluetooh. Referente

a la eficacia de transmisión de datos del Prototipo basado en Lenguaje ensamblador por medio

de ondas de radio frecuencia en campo abierto y de la Tecnología Wireless, queda demostrado

debido que el promedio de bytes perdidos con el prototipo es de 2.0333 y con el wireless es de

3.9667 denotándose que en promedio el prototipo pierde menos bytes que el wireless, y el nivel

de significancia de la prueba T-Student es P = 0.000 la cual es menor al 0.05 estándar

corroborándose que la propuesta del prototipo es más eficaz que el wireless respecto al número

de bytes perdidos, donde el prototipo pierde menos bytes que el wireless.


Conclusiones

- El Prototipo basado en Lenguaje ensamblador transfiere datos (cadenas) por medio de

ondas de radio frecuencia en campo abierto, respecto al costo y es eficaz en la transmisión de datos,

respecto al número de bytes perdidos.

- Los costos de hardware del Prototipo basado en Lenguaje ensamblador son menores a los

costos de otras tecnologías como Wireless y Bluetooh.

- El Prototipo basado en Lenguaje ensamblador es eficaz respecto a los bytes perdidos en la

transmisión de datos por medio de ondas de radio frecuencia en campo abierto que otras tecnologías

como Wireless y Bluetooh.


Bibliografía

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Controlador. En ponencia presentada en XXII Jornadas En Ingeniería Eléctrica Y

Electrónica. Escuela Politécnica Nacional. Ecuador.

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